KR20240070708A - Steel plate for hot press, hot press member, and manufacturing method of hot press member - Google Patents
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Abstract
피복층에 의한 스케일의 발생이 방지된 열간 프레스용 강판에 있어서, 가열 설비로의 금속의 부착을 저감하고, 열간 프레스 성형 시에 있어서의 액체 금속 취화 균열을 방지하고, 또한, 우수한 도장 후 내식성을 달성한다. 모재 강판과, 상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층을 포함하는 열간 프레스용 도금 강판으로서, 상기 피복층은, Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량이 0∼10질량％인, 열간 프레스용 강판.In a steel sheet for hot pressing in which the generation of scale due to a coating layer is prevented, adhesion of metal to heating equipment is reduced, liquid metal embrittlement cracking during hot press forming is prevented, and excellent corrosion resistance after painting is achieved. do. A plated steel sheet for hot pressing comprising a base steel sheet and a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both sides of the base steel sheet, wherein the coating layer is made of Ni or a Ni-based alloy, and the Zn content in the coating layer is 0. ~10% by mass, a steel plate for hot pressing.
Description
본 발명은, 열간 프레스용 강판, 열간 프레스 부재 및, 열간 프레스 부재의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel sheet for hot pressing, a hot press member, and a method of manufacturing the hot press member.
최근, 자동차 분야에 있어서는, 차체 강도의 향상과 경량화라는 상반되는 요구를 충족하기 위해, 부품의 소재로서 고강도 강판이 이용되고 있고, 당해 고강도 강판에 요구되는 강도도 해마다 높아지는 경향이 있다.Recently, in the automobile field, high-strength steel sheets have been used as materials for parts to meet the conflicting demands of improving car body strength and reducing weight, and the strength required for the high-strength steel sheets tends to increase every year.
그러나, 일반적으로, 강판의 강도를 향상시키면 프레스 성형성이 저하하기 때문에, 복잡한 부품 형상을 얻는 것은 곤란해진다. 자동차 용도에서 복잡한 형상의 부재로서는, 예를 들면, 샤시 등의 서스펜션 부재나 B 필러 등의 골격용 구조 부재 등을 들 수 있다.However, in general, increasing the strength of a steel sheet reduces press formability, making it difficult to obtain complex part shapes. Examples of members with complex shapes in automobile applications include suspension members such as chassis and structural members for skeletons such as B-pillars.
이러한 배경으로부터, 냉간이 아니라 열간에서 형성을 행하는, 열간 프레스 기술의 적용이 증가하고 있다. 열간 프레스란, 강판을 오스테나이트 온도역까지 가열한 후에, 고온인 채로 프레스 성형하고, 동시에 금형과의 접촉에 의해 급냉하는 성형 방법이다. 열간 프레스에서는, 소재 강판의 강도가 비교적 낮은 상태에서 프레스 성형이 행해지고, 그 후의 급냉에 의해 고강도화되기 때문에, 고강도화와 프레스 성형성의 확보를 양립시킬 수 있다.Against this background, the application of hot press technology, in which formation is performed hot rather than cold, is increasing. Hot pressing is a forming method in which a steel sheet is heated to the austenite temperature range, then press formed at a high temperature, and then rapidly cooled by contact with a mold. In hot pressing, press forming is performed while the strength of the raw steel sheet is relatively low, and the strength is increased by subsequent rapid cooling, so it is possible to achieve both high strength and secure press formability.
그러나, 열간 프레스에서는, 전술한 바와 같이 강판이 고온으로 가열되기 때문에, 강판 표면이 산화하여 스케일이 발생한다는 문제가 있다. 강판 표면에 스케일이 존재하면, 당해 스케일에 유래하는 산화물이 가열 설비에 부착된다. 상기 가열은, 전형적으로는 가열로(furnace)에 의해 행해지지만, 그 경우, 가열로의 내벽이나 로 내에 형성된 반송 롤러 등에 산화물이 부착된다. 그 때문에, 가열 설비의 메인터넌스가 필요하게 되어, 생산성이 저하한다. 또한, 강판 표면에 스케일이 존재하면, 그 후의 도장 공정에 있어서 충분한 도막 밀착성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 열간 프레스 후에 숏 블러스트(shot blast) 등에 의해 스케일을 제거할 필요가 있었다.However, in hot pressing, since the steel sheet is heated to a high temperature as described above, there is a problem that the surface of the steel sheet is oxidized and scale occurs. When scale exists on the surface of a steel sheet, oxides derived from the scale adhere to heating equipment. The heating is typically performed using a heating furnace, but in that case, oxides adhere to the inner wall of the heating furnace, the conveyance roller formed in the furnace, etc. Therefore, maintenance of heating equipment is required, and productivity decreases. Additionally, if scale exists on the surface of the steel sheet, sufficient coating film adhesion cannot be obtained in the subsequent painting process. Therefore, it was necessary to remove scale by shot blast or the like after hot pressing.
그래서, Al계 도금층, Zn계 도금층 및, Al-Zn계 도금층 등의 피막을 표면에 구비하는 강판을 열간 프레스용 강판으로서 이용하는 것이 널리 행해지고 있다(특허문헌 1, 2). 도금층이 존재함으로써, 열간 프레스 시의 모재 강판 표면의 산화가 억제되어, 스케일의 발생을 방지할 수 있다.Therefore, it is widely used as a steel sheet for hot pressing a steel sheet having a surface film such as an Al-based plating layer, a Zn-based plating layer, and an Al-Zn-based plating layer (Patent Documents 1 and 2). By the presence of the plating layer, oxidation of the surface of the base steel sheet during hot pressing is suppressed, and the generation of scale can be prevented.
전술한 바와 같이, 도금층을 표면에 구비하는 열간 프레스용 강판을 이용함으로써, 열간 프레스 시의 모재 강판 표면의 산화를 억제하여, 스케일의 발생을 방지할 수 있다.As described above, by using a steel sheet for hot pressing having a plating layer on the surface, oxidation of the surface of the base steel sheet during hot pressing can be suppressed and the generation of scale can be prevented.
그러나, 상기 종래 기술의 열간 프레스용 강판에는 이하에 서술하는 문제가 있었다.However, the steel sheet for hot pressing of the above-described prior art had problems described below.
하나는, 가열 설비로의 도금 금속의 부착의 문제이다. 즉, 열간 프레스에 있어서는, 강판이 오스테나이트 온도역까지 가열된다. 이 가열에 의해, 도금층 중에 포함되는 금속이 용융 또는 증발하여, 가열 설비, 예를 들면, 가열로의 내벽이나 로 내에 형성된 롤러 등에 부착된다. 전술한 스케일의 경우와 마찬가지로, 도금 금속이 가열 설비에 부착되면 메인터넌스가 필요하게 되어, 생산성이 저하한다. 또한, 롤러에 금속이 부착되면, 부착된 금속과 롤러의 재질이 반응함으로써 취화(embrittlement)가 발생하여, 롤러의 파손 등 중대한 사고를 초래할 우려도 있다.One is the problem of adhesion of the plating metal to the heating equipment. That is, in hot pressing, the steel sheet is heated to the austenite temperature range. Due to this heating, the metal contained in the plating layer melts or evaporates and adheres to heating equipment, such as the inner wall of the heating furnace or rollers formed in the furnace. As in the case of the scale described above, if the plating metal adheres to the heating equipment, maintenance is required, and productivity decreases. Additionally, if metal is attached to the roller, embrittlement may occur as the attached metal reacts with the material of the roller, which may lead to serious accidents such as damage to the roller.
다른 하나는, 액체 금속 취화 균열의 문제이다. 고체 금속의 표면에 액체 금속이 접촉한 상태에서 인장 응력이 부여되면 상기 고체 금속이 취화한다. 이 현상을 액체 금속 취화(Liquid Metal Embrittlement, LME)라고 한다. 열간 프레스에 있어서도, 가열에 의해 도금층에 포함되는 금속이 용융하고, 그 상태에서 프레스 성형이 행해지면, 인장 응력을 받는 굽힘 가공부에서 액체 금속 취화 균열이 발생한다.The other is the problem of liquid metal embrittlement cracking. When tensile stress is applied while a liquid metal is in contact with the surface of a solid metal, the solid metal becomes embrittled. This phenomenon is called Liquid Metal Embrittlement (LME). Even in hot pressing, if the metal contained in the plating layer is melted by heating and press forming is performed in that state, liquid metal embrittlement cracks occur in the bending section subjected to tensile stress.
이와 같이, 종래의 도금층을 구비하는 열간 프레스용 강판에 있어서는, 가열 설비로의 금속의 부착과 액체 금속 취화 균열의 문제가 있었다.In this way, in the steel sheet for hot pressing with a conventional plating layer, there was a problem of metal adhesion to heating equipment and liquid metal embrittlement cracking.
또한, 열간 프레스용 강판은 일반적으로 열간 프레스의 후, 도장한 상태에서 이용된다. 그 때문에, 열간 프레스용 강판에는, 최종적으로 얻어지는 열간 프레스 부재가 도장 후 내식성이 우수한 것도 요구된다.Additionally, steel sheets for hot pressing are generally used in a painted state after hot pressing. Therefore, for steel sheets for hot pressing, it is required that the finally obtained hot pressed member has excellent corrosion resistance after coating.
본 발명은, 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 하기 (1)∼(3)의 요구를 만족할 수 있는 열간 프레스용 강판 및 열간 프레스 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a steel sheet for hot pressing and a hot press member that can satisfy the requirements (1) to (3) below.
(1) 가열 설비로의 산화물 및 금속의 부착이 저감되어 있을 것.(1) Adhesion of oxides and metals to heating equipment must be reduced.
(2) 열간 프레스 성형 시에 액체 금속 취화 균열이 생기지 않을 것.(2) Liquid metal embrittlement cracks should not occur during hot press forming.
(3) 도장 후 내식성이 우수할 것.(3) Excellent corrosion resistance after painting.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 기초하여 완성된 것으로, 그 요지는 이하와 같다.The present invention was completed on the basis of solving the above problems, the gist of which is as follows.
1. 모재 강판과,1. Base steel plate,
상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층을 포함하는 열간 프레스용 강판으로서, A steel sheet for hot pressing including a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both sides of the base steel sheet,
상기 피복층은, Ni 또는 Ni기(基) 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량이 0∼10질량％인, 열간 프레스용 강판.A steel sheet for hot pressing, wherein the coating layer is made of Ni or a Ni-based alloy, and the Zn content in the coating layer is 0 to 10 mass%.
2. 상기 피복층이, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo 및 W로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를, 합계로, 50질량％ 이하 함유하는, 상기 1에 기재된 열간 프레스용 강판.2. The steel sheet for hot pressing according to 1 above, wherein the coating layer contains 50% by mass or less of at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo, and W in total. .
3. 모재 강판과,3. Base steel plate,
상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층을 갖는 열간 프레스 부재로서,A hot pressed member having a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both sides of the base steel plate,
상기 피복층은, Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량이 0∼10질량％인, 열간 프레스 부재.The hot press member wherein the coating layer is made of Ni or a Ni-based alloy, and the Zn content in the coating layer is 0 to 10 mass%.
4. 추가로, 상기 피복층의 위에, 두께 10㎛ 이하의 산화물층을 갖는, 상기 3에 기재된 열간 프레스 부재.4. The hot pressed member according to 3, further comprising an oxide layer with a thickness of 10 μm or less on the coating layer.
5. 상기 산화물층 중의 금속 원소에 있어서의 Ni의 분율이 50원자％ 이상인, 상기 4에 기재된 열간 프레스 부재.5. The hot press member according to item 4 above, wherein the fraction of Ni in the metal elements in the oxide layer is 50 atomic% or more.
6. 상기 1 또는 2에 기재된 열간 프레스용 강판을 열간 프레스하여 열간 프레스 부재로 하는, 열간 프레스 부재의 제조 방법.6. A method of manufacturing a hot press member, comprising hot pressing the steel sheet for hot pressing according to item 1 or 2 above to obtain a hot press member.
본 발명에 의하면 상기 과제를 해결할 수 있다. 즉, 본 발명의 열간 프레스용 강판은, 표면에 피복층을 구비하고 있기 때문에, 열간 프레스 시의 스케일 발생을 방지하여, 가열 설비로의 산화물의 부착을 저감할 수 있다. 더하여, 상기 피복층으로서, Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, Zn 농도가 10％ 이하인 피복층을 이용함으로써, 가열 설비로의 용융 금속의 부착을 저감함과 함께, 열간 프레스 성형 시의 액체 금속 취화 균열을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 열간 프레스용 강판을 열간 프레스하여 얻어지는 열간 프레스 부재는, 도장 후 내식성이 우수하다.According to the present invention, the above problems can be solved. That is, since the steel sheet for hot pressing of the present invention has a coating layer on the surface, the generation of scale during hot pressing can be prevented and adhesion of oxides to heating equipment can be reduced. In addition, by using a coating layer made of Ni or Ni-based alloy and having a Zn concentration of 10% or less as the coating layer, adhesion of molten metal to heating equipment is reduced and liquid metal embrittlement cracking during hot press forming is prevented. It can be prevented. In addition, the hot pressed member obtained by hot pressing the steel sheet for hot pressing of the present invention has excellent corrosion resistance after coating.
(발명을 실시하기 위한 형태)(Form for carrying out the invention)
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 피복층 및 강판의 성분 조성에 있어서의 함유량의 단위 「％」는, 특별히 언급하지 않는 한 「질량％」를 나타내는 것으로 한다.Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described in detail. Additionally, the present invention is not limited to this embodiment. In addition, the unit "%" of content in the component composition of the coating layer and the steel plate shall represent "mass %" unless otherwise specified.
[열간 프레스용 강판][Steel plate for hot press]
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 열간 프레스용 강판은, 모재 강판과, 상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층을 포함한다. 그리고, 상기 피복층은, Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 농도가 0∼10％이다.The steel sheet for hot pressing in one embodiment of the present invention includes a base steel sheet and a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both surfaces of the base steel sheet. And the coating layer is made of Ni or a Ni-based alloy, and the Zn concentration in the coating layer is 0 to 10%.
[[피복층]][[coating layer]]
상기 피복층은, Ni로 이루어지는 피복층(Ni 피복층)이라도 좋고, Ni기 합금으로 이루어지는 피복층(Ni기 합금 피복층)이라도 좋다. 여기에서, 「Ni기 합금」이란 Ni 함유량이 50％ 이상인 합금을 가리키는 것으로 한다. 환언하면, 본 발명의 피복층은 Ni 함유량이 50％ 이상인 피복층이다.The coating layer may be made of Ni (Ni coating layer) or may be made of Ni-based alloy (Ni-based alloy coating layer). Here, “Ni-based alloy” refers to an alloy with a Ni content of 50% or more. In other words, the coating layer of the present invention is a coating layer with a Ni content of 50% or more.
앞서도 서술한 바와 같이, 열간 프레스에 앞서는 가열 공정에 있어서, 강판의 표층은 분위기 중의 산소나 수증기에 의한 산화를 받는다. 그러나, 본 발명의 열간 프레스용 강판은 표면에 고(高)융점 또한 내(耐)산화성을 갖는 Ni계 피복층을 구비하고 있기 때문에, 모재 강판의 산화를 억제하여, 스케일의 발생을 방지할 수 있다.As previously described, in the heating process preceding hot pressing, the surface layer of the steel sheet is oxidized by oxygen or water vapor in the atmosphere. However, since the steel sheet for hot pressing of the present invention is provided with a Ni-based coating layer having a high melting point and oxidation resistance on the surface, oxidation of the base steel sheet can be suppressed and the generation of scale can be prevented. .
상기의 효과를 높인다는 관점에서는, 상기 피복층에 있어서의 Ni 함유량은 60％ 이상인 것이 바람직하고, 70％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 80％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 상기 피복층에 있어서의 Ni 함유량의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100％라도 좋다.From the viewpoint of enhancing the above effect, the Ni content in the coating layer is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and still more preferably 80% or more. On the other hand, the upper limit of Ni content in the coating layer is not particularly limited, and may be 100%.
Zn: 0∼10％Zn: 0 to 10%
상기 피복층이 다량의 Zn을 함유하면, 내산화성이 저하한다. 더하여, 가열에 의해 Zn이 용융하여, 열간 성형 시에 액체 금속 취화 균열이 발생한다. 그 때문에, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량은 10％ 이하로 한다. 액체 금속 취화 균열을 방지한다는 관점에서, Zn 함유량은 5％ 이하인 것이 바람직하고, 1％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, Zn 함유량은 낮으면 낮을수록 바람직하기 때문에, Zn 함유량의 하한은 0％로 한다.If the coating layer contains a large amount of Zn, oxidation resistance decreases. In addition, Zn melts due to heating, and liquid metal embrittlement cracks occur during hot forming. Therefore, the Zn content in the coating layer is set to 10% or less. From the viewpoint of preventing liquid metal embrittlement cracking, the Zn content is preferably 5% or less, and more preferably 1% or less. On the other hand, since the lower the Zn content, the more desirable it is, the lower limit of the Zn content is set to 0%.
상기 피복층은, 임의로, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo 및 W로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를, 합계로 50％ 이하 함유할 수 있다. Ti, V, Cr, Mn, Co, Mo 및 W의 적어도 1개를 첨가함으로써, 더욱 우수한 내산화성을 얻을 수 있다. 또한, 상기 피복층을 전기 도금에 의해 형성하는 경우, 모재 강판으로부터 도금욕 중에 용출한 Fe가 피복층 중에 취입되는 경우가 있다. 이들 원소의 함유량이 과잉이 되면, 상대적으로 피복층에 있어서의 Ni 함유량이 저하하기 때문에, 피복층의 기능이 손상된다. 그 때문에, 상기 원소의 합계 함유량은 50％ 이하, 바람직하게는 40％ 이하, 보다 바람직하게는 35％ 이하로 한다. 상기 합계 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％라도 좋다.The coating layer may optionally contain 50% or less in total of at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo, and W. By adding at least one of Ti, V, Cr, Mn, Co, Mo, and W, more excellent oxidation resistance can be obtained. Additionally, when the coating layer is formed by electroplating, Fe eluted from the base steel sheet during the plating bath may be incorporated into the coating layer. When the content of these elements becomes excessive, the Ni content in the coating layer relatively decreases, thereby impairing the function of the coating layer. Therefore, the total content of the above elements is 50% or less, preferably 40% or less, and more preferably 35% or less. The lower limit of the total content is not particularly limited and may be 0%.
또한, 피복층 중의 Fe 함유량은 20％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 1％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. Fe 함유량의 하한은 0％라도 좋다.Additionally, the Fe content in the coating layer is preferably 20% or less, more preferably 5% or less, and still more preferably 1% or less. The lower limit of the Fe content may be 0%.
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 피복층은, 질량％로,The coating layer in one embodiment of the present invention is expressed in mass%,
Zn: 0∼10％, Zn: 0 to 10%,
Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo 및 W로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개: 합계로 0∼50％ 함유하고,At least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo and W: 0 to 50% in total,
잔부가 Ni 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다.It has a component composition where the balance consists of Ni and inevitable impurities.
두께: 7∼20㎛ Thickness: 7∼20㎛
또한, 상기 열간 프레스용 강판을 가열하면, 피복층 중의 Ni와 모재 강판 중의 Fe가 상호 확산하여, 열간 프레스 부재의 표층에는 Fe 농도가 상승한 Ni기 합금층이 생긴다. 열간 프레스용 강판의 피복층의 두께가 7㎛ 미만이면, 특히 고온에서 장시간 가열한 경우, 확산하여 표층에 도달한 Fe가 산화되어, 두껍고 깨지기 쉬운 Fe 함유 산화물층이 형성된다. 두껍고 깨지기 쉬운 Fe 함유 산화물이 존재하면, 열간 프레스 공정에 있어서 산화물이 반송 롤러나 프레스형에 부착, 퇴적된다. 그 때문에, 설비의 메인터넌스가 필요하게 되어, 생산성이 저하한다. 또한, 반송 롤러나 프레스형(die)에 퇴적한 산화물이 열간 프레스 부재의 표면에 부착함으로써 열간 프레스 부재의 표면 품질을 해친다. 그 때문에, Fe 산화물의 성장의 억제, 즉 스케일 가드 기능의 관점에서, 피복층의 두께는 7㎛ 이상으로 한다. 또한, 가열 후에 피복층이 두껍게 잔존할수록 우수한 내식성을 얻을 수 있는 점에서, 피복층의 두께는, 8㎛ 이상인 것이 바람직하고, 9㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 피복층의 두께가 20㎛를 초과하면, 내산화 효과와 내식성 향상 효과가 포화하고, 제조 비용 증가로 될 뿐이다. 그 때문에, 피복층의 두께는 20㎛ 이하, 바람직하게는 16㎛ 이하, 보다 바람직하게는 12㎛ 이하로 한다.Additionally, when the steel sheet for hot pressing is heated, Ni in the coating layer and Fe in the base steel sheet mutually diffuse, forming a Ni-based alloy layer with an increased Fe concentration on the surface layer of the hot press member. If the thickness of the coating layer of the steel sheet for hot pressing is less than 7 μm, especially when heated at a high temperature for a long time, Fe that diffuses and reaches the surface layer is oxidized, forming a thick and fragile Fe-containing oxide layer. If a thick and fragile Fe-containing oxide is present, the oxide adheres to and deposits on the conveying roller or press die during the hot pressing process. Therefore, maintenance of the equipment becomes necessary, and productivity decreases. Additionally, oxides deposited on the conveyance roller or press die adhere to the surface of the hot pressed member, deteriorating the surface quality of the hot pressed member. Therefore, from the viewpoint of suppressing the growth of Fe oxide, that is, from the viewpoint of the scale guard function, the thickness of the coating layer is set to 7 μm or more. In addition, since the thicker the coating layer remains after heating, the better corrosion resistance can be obtained. Therefore, the thickness of the coating layer is preferably 8 μm or more, and more preferably 9 μm or more. On the other hand, if the thickness of the coating layer exceeds 20 μm, the oxidation resistance and corrosion resistance improvement effects are saturated, and manufacturing costs only increase. Therefore, the thickness of the coating layer is 20 μm or less, preferably 16 μm or less, and more preferably 12 μm or less.
여기에서, 피복층의 두께란, 강판의 편면당의 두께를 가리키는 것으로 정의한다. 본 발명의 열간 프레스용 강판은, 그의 양면에 피복층을 구비하고 있지만, 한쪽의 면의 피복층의 두께는, 다른 한쪽의 면의 피복층의 두께와 동일해도 좋고, 상이해도 좋다.Here, the thickness of the coating layer is defined as referring to the thickness per single side of the steel plate. The steel sheet for hot pressing of the present invention has coating layers on both sides, but the thickness of the coating layer on one side may be the same as or different from the thickness of the coating layer on the other side.
[[모재 강판]][[base steel plate]]
상기 모재 강판으로서는, 특별히 한정되는 일 없이 임의의 강판을 이용할 수 있다. 상기 모재 강판은, 열연 강판과 냉연 강판의 어느 것이라도 좋다.As the base steel plate, any steel plate can be used without particular limitation. The base steel sheet may be either a hot rolled steel sheet or a cold rolled steel sheet.
열간 프레스 후에 인장 강도로 980㎫급을 초과하는 바와 같은 열간 프레스 부재를 얻는다는 관점에서는, 상기 모재 강판으로서는, 질량％로,From the viewpoint of obtaining a hot pressed member with a tensile strength exceeding 980 MPa after hot pressing, the base steel sheet has, in mass%,
C: 0.05∼0.50％, C: 0.05 to 0.50%,
Si: 0.1∼0.5％, Si: 0.1 to 0.5%,
Mn: 0.5∼3.0％,Mn: 0.5 to 3.0%,
P: 0.1％ 이하,P: 0.1% or less,
S: 0.01％ 이하,S: 0.01% or less,
Al: 0.10％ 이하 및,Al: 0.10% or less, and
N: 0.01％ 이하를 함유하고,N: Contains 0.01% or less,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 강판을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 성분 조성이 바람직한 이유에 대해서, 이하 설명한다.It is preferable to use a steel sheet with a composition in which the balance consists of Fe and inevitable impurities. The reason why the above component composition is preferable will be explained below.
C: 0.05∼0.50％C: 0.05 to 0.50%
C는, 강 조직으로서 마르텐사이트 등을 형성시킴으로써 강도를 향상시킨다. 980㎫급을 초과하는 바와 같은 강도를 얻기 위해서는 C량을 0.05％ 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, C량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.10％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, C량이 0.50％를 초과하면 스팟 용접부의 인성이 저하한다. 따라서, C량은 0.50％ 이하로 하는 것이 바람직하다. C량은 0.45％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.43％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.40％ 이하로 하는 것이 가장 바람직하다.C improves strength by forming martensite etc. as a steel structure. In order to obtain a strength exceeding 980 MPa, the amount of C needs to be 0.05% or more. Therefore, the amount of C is preferably 0.05% or more, and more preferably 0.10% or more. On the other hand, when the C amount exceeds 0.50%, the toughness of the spot weld zone decreases. Therefore, it is preferable that the amount of C is 0.50% or less. The amount of C is more preferably 0.45% or less, more preferably 0.43% or less, and most preferably 0.40% or less.
Si: 0.1∼0.5％Si: 0.1 to 0.5%
Si는 강을 강화하여 양호한 재질을 얻는 데에 유효한 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해서는 Si량을 0.1％ 이상으로 할 필요가 있다. 따라서, Si량은 0.1％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.2％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, Si량이 0.5％를 초과하면 페라이트가 안정화되기 때문에, 퀀칭성이 저하한다. 따라서, Si량은 0.5％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Si량은 0.4％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.3％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.Si is an effective element for strengthening steel and obtaining good materials. In order to obtain the above effect, the amount of Si needs to be 0.1% or more. Therefore, the amount of Si is preferably 0.1% or more, and more preferably 0.2% or more. On the other hand, when the Si content exceeds 0.5%, ferrite becomes stabilized and hardenability decreases. Therefore, it is preferable that the amount of Si is 0.5% or less. The amount of Si is more preferably 0.4% or less, and even more preferably 0.3% or less.
Mn: 0.5∼3.0％ Mn: 0.5 to 3.0%
Mn은, 넓은 냉각 속도 범위에서, 냉각 후의 강도를 확보하기 위해 유효한 원소이다. 우수한 기계 특성, 특히 강도를 확보하기 위해서는, Mn량을 0.5％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, Mn량은 0.5％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.7％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.0％ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, Mn량이 3.0％를 초과하면, 비용이 상승할 뿐만 아니라 효과가 포화한다. 따라서, Mn량은 3.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Mn량은 2.5％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 2.0％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하고, 1.5％ 이하로 하는 것이 가장 바람직하다.Mn is an effective element for securing strength after cooling in a wide cooling rate range. In order to ensure excellent mechanical properties, especially strength, it is preferable that the Mn content is 0.5% or more. Therefore, the Mn amount is preferably 0.5% or more, more preferably 0.7% or more, and even more preferably 1.0% or more. On the other hand, if the Mn amount exceeds 3.0%, not only does the cost increase but the effect is saturated. Therefore, it is preferable that the Mn amount is 3.0% or less. The Mn amount is more preferably 2.5% or less, still more preferably 2.0% or less, and most preferably 1.5% or less.
P: 0.1％ 이하P: 0.1% or less
P량이 0.1％를 초과하면 주조 시의 오스테나이트 입계로의 P 편석에 수반하는 입계 취화에 의해, 국부 연성의 열화를 통하여 강도와 연성의 밸런스가 저하한다. 따라서, P량은 0.1％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, P량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％라도 좋지만, 정련 비용의 관점에서는, P량을 0.002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.If the P amount exceeds 0.1%, the balance between strength and ductility decreases through deterioration of local ductility due to grain boundary embrittlement accompanying P segregation to austenite grain boundaries during casting. Therefore, it is preferable that the amount of P is 0.1% or less. On the other hand, the lower limit of the amount of P is not particularly limited and may be 0%, but from the viewpoint of refining costs, it is preferable that the amount of P is 0.002% or more.
S: 0.01％ 이하S: 0.01% or less
S는 MnS 등의 개재물로 되어, 내충격성의 열화나 용접부의 메탈 플로우에 따른 균열의 원인이 된다. 따라서, 최대한 저감하는 것이 바람직하고, S량을 0.01％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 양호한 신장 플랜지성을 확보한다는 관점에서는, S량을 0.005％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.001％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, S량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％라도 좋지만, 정련 비용의 관점에서는 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.S becomes inclusions such as MnS, which causes deterioration of impact resistance and cracking due to metal flow in the weld zone. Therefore, it is desirable to reduce it as much as possible, and it is desirable to set the amount of S to 0.01% or less. Additionally, from the viewpoint of ensuring good stretch flangeability, it is more preferable that the S amount is 0.005% or less, and even more preferably 0.001% or less. On the other hand, the lower limit of the amount of S is not particularly limited and may be 0%, but from the viewpoint of refining costs, it is preferable to set it to 0.0002% or more.
Al: 0.10％ 이하Al: 0.10% or less
Al량이 0.1％를 초과하면, 소재의 강판의 블랭킹(blanking) 가공성이나 퀀칭성을 저하시킨다. 따라서, Al량은 0.10％ 이하로 하는 것이 바람직하다. Al량은 0.07％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.04％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, Al량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％라도 좋지만, 탈산재로서의 효과를 확보하는 관점에서는, 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.If the Al amount exceeds 0.1%, the blanking processability and quenching properties of the steel sheet as a material decrease. Therefore, it is preferable that the Al amount is 0.10% or less. The Al amount is more preferably 0.07% or less, and even more preferably 0.04% or less. On the other hand, the lower limit of the amount of Al is not particularly limited and may be 0%, but from the viewpoint of ensuring the effect as a deoxidizing agent, it is preferable to set it to 0.01% or more.
N: 0.01％ 이하N: 0.01% or less
N량이 0.01％를 초과하면, 열간 압연 시나 열간 프레스 전의 가열 시에 AlN의 질화물을 형성하여, 소재의 강판의 블랭킹 가공성이나 퀀칭성을 저하시킨다. 따라서, N량은 0.01％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, N량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％라도 좋지만, 정련 비용의 관점에서는, N량을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.If the N content exceeds 0.01%, nitrides of AlN are formed during hot rolling or heating before hot pressing, which reduces the blanking workability and quenching properties of the raw steel sheet. Therefore, it is preferable that the amount of N is 0.01% or less. On the other hand, the lower limit of the amount of N is not particularly limited and may be 0%, but from the viewpoint of refining costs, it is preferable that the amount of N is 0.001% or more.
또한, 상기 모재 강판의 성분 조성은, 특성의 한층 더 개선을 위해, Nb: 0.10％ 이하, Ti: 0.05％ 이하, B: 0.0002∼0.005％, Cr: 0.1∼1.0％, Sb: 0.003∼0.03％로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를, 추가로 임의로 함유할 수 있다.In addition, in order to further improve the properties, the composition of the base steel sheet is Nb: 0.10% or less, Ti: 0.05% or less, B: 0.0002 to 0.005%, Cr: 0.1 to 1.0%, and Sb: 0.003 to 0.03%. It may optionally further contain at least one selected from the group consisting of.
Nb: 0.10％ 이하Nb: 0.10% or less
Nb는 강의 강화에 유효한 성분이지만, 과잉으로 포함되면 압연 하중이 증대한다. 따라서, Nb를 함유시키는 경우는, Nb량은 0.10％ 이하, 바람직하게는 0.06％ 이하, 보다 바람직하게는 0.03％ 이하로 한다. 한편, Nb량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％라도 좋지만, 정련 비용의 관점에서는, 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.Nb is an effective ingredient in strengthening steel, but if it is contained in excess, the rolling load increases. Therefore, when Nb is contained, the amount of Nb is set to 0.10% or less, preferably 0.06% or less, and more preferably 0.03% or less. On the other hand, the lower limit of the amount of Nb is not particularly limited and may be 0%, but from the viewpoint of refining costs, it is preferable to set it to 0.005% or more.
Ti: 0.05％ 이하Ti: 0.05% or less
Ti도 Nb와 마찬가지로 강의 강화에는 유효하지만, 과잉으로 포함되면 형상 동결성(shape fixability)이 저하한다. 따라서, Ti를 함유시키는 경우는, Ti량은 0.05％ 이하, 바람직하게는 0.03％ 이하로 한다. 한편, Ti량의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0％라도 좋지만, 정련 비용의 관점에서는, 0.003％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.Ti, like Nb, is effective in strengthening steel, but if contained in excess, shape fixability deteriorates. Therefore, when Ti is contained, the amount of Ti is set to 0.05% or less, preferably 0.03% or less. On the other hand, the lower limit of the amount of Ti is not particularly limited and may be 0%, but from the viewpoint of refining costs, it is preferable to set it to 0.003% or more.
B: 0.0002∼0.005％B: 0.0002 to 0.005%
B는, 오스테나이트 입계로부터의 페라이트 생성 및 성장을 억제하는 작용을 갖는 원소이다. B를 함유시키는 경우, 상기 효과를 얻기 위해, B량을 0.0002％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0010％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 한편, 과잉인 B의 함유는 성형성을 크게 해친다. 그 때문에, B를 함유시키는 경우, B량은 0.005％ 이하, 바람직하게는 0.003％ 이하로 한다.B is an element that has the effect of suppressing the formation and growth of ferrite from austenite grain boundaries. When containing B, in order to obtain the above effect, the amount of B is preferably 0.0002% or more, and more preferably 0.0010% or more. On the other hand, excessive B content greatly impairs moldability. Therefore, when B is contained, the amount of B is set to 0.005% or less, preferably 0.003% or less.
Cr: 0.1∼1.0％Cr: 0.1 to 1.0%
Cr은, Mn과 마찬가지로 강의 강화 및 퀀칭성을 향상시키는 원소이다. Cr을 첨가하는 경우, 상기 효과를 얻기 위해 Cr 함유량을 0.1％ 이상, 바람직하게는 0.2％ 이상으로 한다. 한편, Cr은 고가이기 때문에 1.0％를 초과하는 첨가는 대폭적인 비용 상승을 초래한다. 그 때문에, Cr을 함유시키는 경우, C량을 1.0％ 이하, 바람직하게는 0.5％ 이하, 보다 바람직하게는 0.2％ 이하로 한다.Cr, like Mn, is an element that improves the strengthening and quenching properties of steel. When adding Cr, the Cr content is set to 0.1% or more, preferably 0.2% or more to obtain the above effect. On the other hand, since Cr is expensive, addition of more than 1.0% causes a significant increase in cost. Therefore, when Cr is contained, the amount of C is set to 1.0% or less, preferably 0.5% or less, and more preferably 0.2% or less.
Sb: 0.003∼0.03％Sb: 0.003 to 0.03%
Sb는, 모재 강판을 제조할 때에, 어닐링 공정에서, 강판 표층의 탈탄을 억지하는 효과를 갖는 원소이다. Sb를 함유하는 경우에는, 상기 효과를 얻기 위해 Sb량을 0.003％ 이상, 바람직하게는 0.005％ 이상으로 한다. 한편, Sb량이 0.03％를 초과하면 압연 하중의 증가를 초래하기 때문에 생산성이 저하한다. 그 때문에, Sb를 함유시키는 경우, Sb량은 0.03％ 이하, 바람직하게는 0.02％ 이하, 보다 바람직하게는 0.01％ 이하로 한다.Sb is an element that has the effect of suppressing decarburization of the surface layer of the steel sheet during the annealing process when manufacturing the base steel sheet. When containing Sb, the amount of Sb is set to 0.003% or more, preferably 0.005% or more to obtain the above effect. On the other hand, if the Sb amount exceeds 0.03%, the rolling load increases and productivity decreases. Therefore, when Sb is contained, the amount of Sb is set to 0.03% or less, preferably 0.02% or less, and more preferably 0.01% or less.
[열간 프레스용 강판의 제조 방법][Method of manufacturing steel plate for hot press]
본 발명의 열간 프레스용 강판은, 특별히 한정되는 일 없이 임의의 방법으로 제조할 수 있지만, 이하에 적합한 제조 조건에 대해서 설명한다.The steel sheet for hot pressing of the present invention can be manufactured by any method without particular limitation, but suitable manufacturing conditions are described below.
우선, 모재 강판을 제조한다. 모재 강판은, 전형적으로는 주조에 의해 얻어진 강 슬래브를 압연함으로써 제조할 수 있다. 상기 강 슬래브로서는, 전술한 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 이용하는 것이 바람직하다.First, the base steel sheet is manufactured. Base steel sheets can be manufactured by rolling steel slabs typically obtained by casting. As the steel slab, it is preferable to use a steel slab having the above-mentioned composition.
압연에 있어서는, 주조에 의해 얻어진 열편(hot slab)을 직접(재가열하는 일 없이) 열간 압연에 제공해도 좋고, 또한, 주조 후, 온도가 저하한 냉편(cold slab)을 재가열하여 열간 압연에 제공해도 좋다. 열편 슬래브를 직접 압연한 경우와, 냉편을 재가열한 후에 압연한 경우에, 얻어지는 강판의 특성의 차이는 거의 없다. 열간 압연 전에 냉편을 재가열하는 경우, 재가열 온도는 특별히 한정되지 않지만, 생산성을 고려하여 1000℃로부터 1300℃의 범위로 하는 것이 바람직하다.In rolling, hot slabs obtained by casting may be directly subjected to hot rolling (without reheating), or cold slabs whose temperature has decreased after casting may be reheated and submitted to hot rolling. good night. There is almost no difference in the properties of the obtained steel sheet between directly rolling a lobe slab and when rolling a cold slab after reheating it. When reheating the cold piece before hot rolling, the reheating temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 1000°C to 1300°C in consideration of productivity.
상기 열간 압연은, 통상의 열연 공정, 혹은 마무리 압연에 있어서 슬래브를 접합하여 압연하는 연속화 열연 공정의 어느 쪽이라도 가능하다. 열간 압연에 있어서의 압연 종료 온도는 특별히 한정되지 않지만, 생산성이나 판 두께 정밀도의 관점에서는 Ar3 변태점 이상으로 하는 것이 바람직하다.The hot rolling can be performed by either a normal hot rolling process or a continuous hot rolling process in which slabs are joined and rolled in finish rolling. The rolling completion temperature in hot rolling is not particularly limited, but is preferably set at or higher than the Ar3 transformation point from the viewpoint of productivity and sheet thickness accuracy.
상기 열간 압연에 의해 얻어진 열연 강판은, 다음으로, 상법(常法)에 따라서 냉각된다. 그 때의 권취 온도는, 생산성의 관점에서는 550℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 권취 온도가 지나치게 높은 경우에는 산 세정성이 열화하기 때문에, 권취 온도는 750℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 냉각의 후는, 상법에 따라서 산 세정을 행하는 것이 바람직하다.The hot rolled steel sheet obtained by the above hot rolling is then cooled according to a conventional method. The coiling temperature at that time is preferably 550°C or higher from the viewpoint of productivity. Additionally, if the coiling temperature is too high, the acid washability deteriorates, so it is preferable that the coiling temperature is 750°C or lower. After the cooling, it is preferable to carry out acid washing according to a conventional method.
모재 강판으로서 냉연 강판을 사용하는 경우에는, 상기 산 세정의 후, 추가로 상법에 따라서 냉간 압연을 행하면 좋다.When using a cold-rolled steel sheet as a base steel sheet, cold rolling may be further performed according to a conventional method after the above-mentioned pickling.
이어서, 얻어진 강판의 표면에 피복층을 형성한다. 피복층의 형성 방법은 특별히 한정되는 일 없이, 도금, PVD(physical vapor deposition), 클래드 압연 등, 임의의 방법에 의해 형성할 수 있다. 상기 도금으로서는, 예를 들면, 전기 도금을 들 수 있다. 상기 PVD로서는, 예를 들면, 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등을 들 수 있다. 또한, 클래드 압연을 이용하는 경우, 모재 강판의 양면에, 소망하는 조성을 갖는 층을 적층하여, 압연하면 좋다.Next, a coating layer is formed on the surface of the obtained steel sheet. The method of forming the coating layer is not particularly limited and can be formed by any method such as plating, PVD (physical vapor deposition), or clad rolling. Examples of the plating include electroplating. Examples of the PVD include vacuum deposition, sputtering, and ion plating. Additionally, when using clad rolling, a layer having a desired composition may be laminated on both sides of the base steel sheet and then rolled.
피복층의 형성 방법은, 형성하는 피복층의 조성에 맞추어 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 피복층이 Ni층, Ni-Cr 합금층, 또는 Ni-Zn 합금층인 경우, 전기 도금에 의해 성막하는 것이 바람직하지만, 그 외의 방법으로도 문제 없이 성막할 수 있다. 피복층이 Ni-Ti 합금과 같이, 수용액으로부터의 전해 석출이 곤란한 조성인 경우에는, PVD에 의해 성막하는 것이 바람직하다.The method of forming the coating layer is preferably selected according to the composition of the coating layer to be formed. For example, when the covering layer is a Ni layer, a Ni-Cr alloy layer, or a Ni-Zn alloy layer, it is preferable to form the film by electroplating, but the film can be formed by other methods without problems. When the coating layer has a composition that is difficult to electrolytically deposit from an aqueous solution, such as a Ni-Ti alloy, it is preferable to form a film by PVD.
또한, 어느 방법에 의해 피복층을 형성하는 경우에도, 강판의 한쪽의 면(표면)과, 강판의 다른 한쪽의 면(이면)의 피복층이 소망하는 두께가 되도록 조건을 조정하면 좋다. 예를 들면, 전기 도금법의 경우, 각각의 면에 있어서의 전류 밀도와 통전 시간의 어느 하나 또는 양쪽을 변화시킴으로써, 각 면에 있어서의 피복층의 두께를 조정할 수 있다.In addition, when forming the coating layer by any method, the conditions may be adjusted so that the coating layer on one side (surface) of the steel plate and the other side (back surface) of the steel plate have the desired thickness. For example, in the case of electroplating, the thickness of the coating layer on each side can be adjusted by changing either or both the current density and the current application time on each side.
[열간 프레스 부재][Hot press member]
본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 열간 프레스 부재는, 모재 강판과, 상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층을 갖는 열간 프레스 부재로서, 상기 피복층은, Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량이 0∼10％이다.The hot press member in one embodiment of the present invention is a hot press member having a base steel plate and a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both surfaces of the base steel plate, and the coating layer is made of Ni or a Ni-based alloy. And, the Zn content in the coating layer is 0 to 10%.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의 열간 프레스 부재는, 추가로, 상기 피복층의 위에, 두께 10㎛ 이하의 산화물층을 갖는다. 즉, 본 실시 형태의 열간 프레스 부재는, 모재 강판과, 상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층과, 상기 피복층의 위에 형성된 두께 10㎛ 이하의 산화물층을 갖고, 상기 피복층은, Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량이 0∼10％이다.Moreover, the hot pressed member in another embodiment of the present invention further has an oxide layer with a thickness of 10 μm or less on the coating layer. That is, the hot pressed member of the present embodiment has a base steel sheet, a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both sides of the base steel sheet, and an oxide layer with a thickness of 10 μm or less formed on the coating layer, and the coating layer includes, It is made of Ni or a Ni-based alloy, and the Zn content in the coating layer is 0 to 10%.
상기 모재 강판 및 피복층에 대해서는, 전술한 열간 프레스용 강판에 있어서의 모재 강판 및 피복층의 설명이 적용된다.Regarding the base steel sheet and coating layer, the description of the base steel sheet and coating layer in the steel sheet for hot pressing described above applies.
[산화물층][Oxide layer]
상기 산화물층은, 열간 프레스 공정에서 피복층 또는 모재 강판에 포함되는 성분이 분위기 중의 산소 또는 수증기와 반응함으로써 형성된다. 상기 산화물층의 조성과 두께는, 가열 온도, 가열 시간, 분위기 등의 가열 조건에 따라 변화한다. 상기 산화물층의 두께가 10㎛를 초과하면 도막 밀착성이 저하하고, 그 결과, 충분한 도장 후 내식성을 얻을 수 없게 된다. 그 때문에, 산화물층이 존재하는 경우, 당해 산화물층의 두께는 10㎛ 이하, 바람직하게는 7㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하로 한다.The oxide layer is formed when components contained in the coating layer or the base steel sheet react with oxygen or water vapor in the atmosphere during the hot pressing process. The composition and thickness of the oxide layer change depending on heating conditions such as heating temperature, heating time, and atmosphere. If the thickness of the oxide layer exceeds 10 μm, coating film adhesion decreases, and as a result, sufficient post-coating corrosion resistance cannot be obtained. Therefore, when an oxide layer is present, the thickness of the oxide layer is 10 μm or less, preferably 7 μm or less, and more preferably 5 μm or less.
한편, 상기 산화물층은 반드시 필요하지는 않기 때문에, 그 두께의 하한은 0㎛라도 좋다. 그러나, 피복층의 위에 얇은 산화물층을 형성함으로써, 도막 밀착성을 향상시켜, 도장 후 내식성을 더욱 개선할 수 있다. 그 때문에, 한층 더 도장 후 내식성 향상의 관점에서는, 상기 산화물층의 두께를 0.1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1㎛ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 2㎛ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.On the other hand, since the oxide layer is not necessarily required, the lower limit of its thickness may be 0 μm. However, by forming a thin oxide layer on the coating layer, coating film adhesion can be improved and corrosion resistance after painting can be further improved. Therefore, from the viewpoint of further improving corrosion resistance after coating, the thickness of the oxide layer is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more, and even more preferably 2 μm or more.
또한, 열간 프레스 후에 숏 블러스트 처리를 실시함으로써, 형성된 산화물층을 제거해도 좋다. 그러나, 산화물층의 제거는 제조 비용의 증가를 초래하기 때문에, 산화물층의 제거는 필수는 아니다.Additionally, the formed oxide layer may be removed by performing a shot blast treatment after hot pressing. However, since removal of the oxide layer results in an increase in manufacturing cost, removal of the oxide layer is not essential.
산화물층의 두께는, 열간 프레스 부재의 단면을 주사 전자 현미경(SEM)으로 관찰함으로써 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.The thickness of the oxide layer can be measured by observing the cross section of the hot pressed member with a scanning electron microscope (SEM). More specifically, it can be measured by the method described in the Examples.
상기 산화물층의 조성은 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 본 발명자들은, 산화물층 중의 금속 원소에 있어서의 Ni의 분율이 50원자％ 이상인 경우에, 더욱 우수한 내식성이 얻어지는 것을 발견했다. 그 이유는 다음과 같이 생각된다. 즉, 전술한 바와 같이, 상기 산화물층은 열간 프레스 공정에서 피복층 또는 모재 강판에 포함되는 성분이 산화됨으로써 형성된다. 예를 들면, 당해 산화물층이, 주로 모재 강판에 포함되는 Fe의 산화물로 구성되어 있는 경우, 산화물층의 전기 저항은 비교적 낮아진다. 이에 대하여, Ni의 산화물은 Fe의 산화물 등의 다른 산화물에 비하여 전기 저항이 높기 때문에, 산화물층에 포함되는 Ni 산화물의 비율을 높임으로써 전기 화학적인 부식을 억제할 수 있다. 그 때문에, 전기 화학적인 부식을 억제하고, 추가로 내식성을 높인다는 관점에서는, 산화물층 중의 금속 원소에 있어서의 Ni의 분율을 50원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 Ni의 분율의 상한은 특별히 한정되지 않고, 100％라도 좋지만, 제조하기 용이함의 관점에서는, 98％ 이하로 하는 것이 바람직하다.The composition of the oxide layer is not particularly limited. However, the present inventors discovered that even more excellent corrosion resistance is obtained when the fraction of Ni in the metal element in the oxide layer is 50 atomic% or more. The reason is thought to be as follows. That is, as described above, the oxide layer is formed by oxidation of components included in the coating layer or base steel sheet during the hot pressing process. For example, when the oxide layer is mainly composed of Fe oxide contained in the base steel sheet, the electrical resistance of the oxide layer becomes relatively low. In contrast, since Ni oxide has a higher electrical resistance than other oxides such as Fe oxide, electrochemical corrosion can be suppressed by increasing the ratio of Ni oxide contained in the oxide layer. Therefore, from the viewpoint of suppressing electrochemical corrosion and further increasing corrosion resistance, it is preferable that the fraction of Ni in the metal elements in the oxide layer is 50 atomic% or more. On the other hand, the upper limit of the Ni fraction is not particularly limited and may be 100%, but from the viewpoint of ease of manufacture, it is preferable to set it to 98% or less.
또한, 산화물층 중의 금속 원소에 있어서의 Ni의 분율은, 열간 프레스 부재의 단면을 EPMA(전자선 프로브 마이크로 애널라이저)에 의해 정량 분석함으로써 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는 실시예에 기재한 방법으로 측정할 수 있다.Additionally, the fraction of Ni in the metal element in the oxide layer can be measured by quantitatively analyzing the cross section of the hot pressed member using an EPMA (electron probe microanalyzer). More specifically, it can be measured by the method described in the Examples.
[열간 프레스 부재의 제조 방법][Method for manufacturing hot pressed members]
본 발명의 일 실시 형태에 있어서는, 열간 프레스용 도금 강판을 열간 프레스하여 열간 프레스 부재를 제조한다. 열간 프레스를 행하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 상법에 따라서 행할 수 있다. 전형적으로는, 열간 프레스용 강판을 소정의 가열 온도까지 가열하고(가열 공정), 이어서, 상기 가열 공정에서 가열된 상기 열간 프레스용 강판을 열간 프레스한다(열간 프레스 공정). 이하, 바람직한 열간 프레스 조건에 대해서 설명한다.In one embodiment of the present invention, a hot press member is manufactured by hot pressing a plated steel sheet for hot pressing. The method of performing hot pressing is not particularly limited and can be performed according to a conventional method. Typically, a hot press steel sheet is heated to a predetermined heating temperature (heating process), and then the hot press steel sheet heated in the heating process is hot pressed (hot press process). Hereinafter, preferred hot press conditions will be described.
상기 가열 공정에 있어서의 가열 온도가 모재 강판의 Ac3 변태점보다 낮으면, 최종적인 열간 프레스 부재의 강도가 낮아진다. 그 때문에, 상기 가열 온도는 모재 강판의 Ac3 변태점 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 가열 온도는 860℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 가열 온도가 1000℃를 초과하면, 모재나 피복층이 산화하여 발생하는 산화물층이 과도하게 두꺼워짐으로써, 얻어지는 열간 프레스 부재의 도료 밀착성이 열화할 우려가 있다. 그 때문에, 상기 가열 온도는 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 960℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 920℃ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 모재 강판의 Ac3 변태점은 강 성분에 따라 상이하지만, 포마스터(Formaster) 시험에 의해 구해진다.If the heating temperature in the heating process is lower than the Ac3 transformation point of the base steel sheet, the strength of the final hot pressed member is lowered. Therefore, it is preferable that the heating temperature is equal to or higher than the Ac3 transformation point of the base steel sheet. The heating temperature is preferably 860°C or higher. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1000°C, the oxide layer generated by oxidation of the base material or the coating layer becomes excessively thick, and there is a risk that the paint adhesion of the resulting hot pressed member may deteriorate. Therefore, the heating temperature is preferably 1000°C or lower, more preferably 960°C or lower, and even more preferably 920°C or lower. In addition, the Ac3 transformation point of the base steel sheet varies depending on the steel composition, but is determined by the Formaster test.
상기 가열을 개시하는 온도는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 실온이다.The temperature at which the heating is started is not particularly limited, but is generally room temperature.
가열을 개시하고 나서 상기 가열 온도에 도달할 때까지의 승온에 필요로 하는 시간(승온 시간)은 특별히 한정되는 일 없이, 임의의 시간으로 할 수 있다. 그러나, 상기 승온 시간이 300초를 초과하면, 고온에 노출되는 시간이 길어지기 때문에, 모재나 도금층이 산화하여 발생하는 산화물층이 과도하게 두꺼워진다. 그 때문에, 산화물에 의한 도료 밀착성의 저하를 억제한다는 관점에서는, 상기 승온 시간을 300초 이하로 하는 것이 바람직하고, 270초 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 240초 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 상기 승온 시간이 150초 미만이면, 가열 도중에 피복층이 과도하게 용융하여, 가열 장치나 금형을 오손(汚損)할 우려가 있다. 그 때문에, 가열 장치나 금형의 오손을 방지하는 효과를 더욱 높인다는 관점에서는, 상기 승온 시간을 150초 이상으로 하는 것이 바람직하고, 180초 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 210초 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.The time required to increase the temperature from the start of heating until the heating temperature is reached (temperature increase time) is not particularly limited and can be any time. However, if the temperature increase time exceeds 300 seconds, the exposure time to high temperature becomes longer, and the oxide layer generated by oxidation of the base material or plating layer becomes excessively thick. Therefore, from the viewpoint of suppressing the decrease in paint adhesion due to oxides, the temperature increase time is preferably 300 seconds or less, more preferably 270 seconds or less, and even more preferably 240 seconds or less. On the other hand, if the temperature increase time is less than 150 seconds, there is a risk that the coating layer melts excessively during heating, damaging the heating device or mold. Therefore, from the viewpoint of further increasing the effect of preventing contamination of the heating device or mold, the temperature increase time is preferably 150 seconds or more, more preferably 180 seconds or more, and even more preferably 210 seconds or more. desirable.
상기 가열 온도에 도달한 후는, 당해 가열 온도로 보존 유지해도 좋다. 상기 보존 유지를 행하는 경우, 보존 유지 시간은 특별히 한정되지 않고, 임의의 길이의 보존 유지를 행할 수 있다. 그러나, 보존 유지 시간이 300초를 초과하면, 모재나 피복층이 산화하여 생기는 산화물층이 과도하게 두꺼워짐으로써, 얻어지는 열간 프레스 부재의 도료 밀착성이 열화할 우려가 있다. 그 때문에, 보존 유지 시간은 300초 이하로 하는 것이 바람직하고, 210초 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 120초 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 상기 보존 유지는 임의의 공정이기 때문에, 보존 유지 시간은 0초라도 좋다. 그러나, 모재 강판을 균질하게 오스테나이트화시킨다는 관점에서는, 보존 유지 시간을 10초 이상으로 하는 것이 바람직하다.After the heating temperature is reached, the storage may be maintained at the heating temperature. When performing the above preservation and maintenance, the preservation and maintenance time is not particularly limited, and preservation and maintenance can be performed at any length. However, if the storage time exceeds 300 seconds, the oxide layer formed by oxidation of the base material or the coating layer becomes excessively thick, and there is a risk that the paint adhesion of the resulting hot pressed member may deteriorate. Therefore, the storage holding time is preferably 300 seconds or less, more preferably 210 seconds or less, and even more preferably 120 seconds or less. On the other hand, since the above preservation and maintenance is an arbitrary process, the preservation and maintenance time may be 0 seconds. However, from the viewpoint of homogeneously austenitizing the base steel sheet, it is preferable to set the preservation time to 10 seconds or more.
상기 가열 공정에 있어서의 분위기는 특별히 한정되지 않고, 임의의 분위기 중에서 가열을 행할 수 있다. 상기 가열은, 예를 들면, 대기 분위기하에서 행해도 좋고, 또한, 대기 분위기가 유입하는 분위기하에서 행해도 좋다. 열간 프레스 후의 부재에 잔류하는 확산성 수소량을 저감한다는 관점에서는, 상기 분위기의 노점을 10℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 노점의 하한에 대해서도 특별히 한정되지 않지만, 노점을 －80℃ 미만으로 하기 위해서는 외부로부터의 대기의 유입을 방지하고, 저(低)노점을 유지하기 위해 특수한 설비가 필요해져, 비용이 증가한다. 그 때문에, 비용의 관점에서는, 상기 노점을 －80℃ 이상으로 하는 것이 바람직하고, －40℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.The atmosphere in the heating process is not particularly limited, and heating can be performed in any atmosphere. The heating may be performed, for example, under an atmospheric atmosphere, or may be performed under an atmosphere into which the atmospheric atmosphere flows. From the viewpoint of reducing the amount of diffusible hydrogen remaining in the member after hot pressing, it is preferable to set the dew point of the atmosphere to 10°C or lower. There is no particular limitation on the lower limit of the dew point, but in order to make the dew point below -80°C, special equipment is required to prevent the inflow of air from the outside and maintain a low dew point, which increases costs. Therefore, from the viewpoint of cost, the dew point is preferably -80°C or higher, and more preferably -40°C or higher.
열간 프레스용 강판을 가열하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 임의의 방법으로 가열할 수 있다. 상기 가열은, 예를 들면, 로 가열에 의한 가열, 통전 가열, 유도 가열, 고주파 가열, 화염 가열 등에 의해 행할 수 있다. 상기 가열로로서는, 전기로나 가스로 등, 임의의 가열로를 이용할 수 있다.The method of heating the steel sheet for hot pressing is not particularly limited, and heating can be performed by any method. The heating can be performed, for example, by furnace heating, electric heating, induction heating, high-frequency heating, flame heating, etc. As the heating furnace, any heating furnace such as an electric furnace or a gas furnace can be used.
가열에 이어서, 열간 프레스 가공을 행하고, 가공과 동시 또는 직후에 금형이나 물 등의 냉매를 이용하여 냉각을 행함으로써 열간 프레스 부재가 제조된다. 본 발명에 있어서는, 열간 프레스 조건은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 일반적인 열간 프레스 온도 범위인 600∼800℃에서 프레스를 개시할 수 있다. 또한, 본 발명의 열간 프레스용 강판은 액체 금속 취성의 리스크를 갖지 않는 점에서, 일반적인 열간 프레스보다도 고온에서 성형을 실시하는 것도 가능하다. 그 때문에, 열간 프레스 개시 온도는, 600∼1000℃로 하는 것이 바람직하다.A hot pressed member is manufactured by performing hot press processing following heating, and cooling using a mold or a coolant such as water simultaneously or immediately after processing. In the present invention, hot press conditions are not particularly limited. For example, pressing can be started at 600 to 800°C, which is the general hot press temperature range. In addition, since the steel sheet for hot pressing of the present invention does not have the risk of liquid metal embrittlement, it is possible to form it at a higher temperature than a general hot press. Therefore, it is preferable that the hot press start temperature is 600 to 1000°C.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples.
모재 강판으로서, 질량％로, C: 0.34％, Si: 0.25％, Mn: 1.20％, P: 0.005％, S: 0.001％, Al: 0.03％, N: 0.004％, Ti: 0.02％, B: 0.002％, Cr: 0.18％, Sb: 0.008％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는, 판두께 1.4㎜의 냉연 강판을 이용했다. 상기 모재 강판의 Ac3 변태점은 783℃, Ar3 변태점은 706℃였다.As a base steel sheet, in mass%, C: 0.34%, Si: 0.25%, Mn: 1.20%, P: 0.005%, S: 0.001%, Al: 0.03%, N: 0.004%, Ti: 0.02%, B: A cold-rolled steel sheet with a sheet thickness of 1.4 mm containing 0.002%, Cr: 0.18%, and Sb: 0.008%, with the remainder being Fe and inevitable impurities, was used. The Ac3 transformation point of the base steel sheet was 783°C and the Ar3 transformation point was 706°C.
상기 모재 강판의 양면에, 표 1에 나타내는 방법으로 피복층을 형성했다. 사용한 방법의 각각에 대해서, 이하에 설명한다. 또한, 비교를 위해, 비교예 No.1에 있어서는, 피복층의 형성을 행하지 않았다.A coating layer was formed on both sides of the base steel plate by the method shown in Table 1. Each of the methods used is explained below. In addition, for comparison, in Comparative Example No. 1, the coating layer was not formed.
(전기 도금)(Electroplating)
전기 도금법에 의한 피복층의 형성은, 이하의 조건으로 실시했다. 또한, 어느 경우에 있어서도, 모재 강판을 캐소드, 산화 이리듐 피복 티탄판을 애노드로서 전해를 행하고, 통전 시간을 변화시킴으로써 피복층의 두께를 조정했다.Formation of the coating layer by electroplating was performed under the following conditions. Additionally, in both cases, electrolysis was performed using the base steel sheet as the cathode and the iridium oxide-coated titanium plate as the anode, and the thickness of the coating layer was adjusted by changing the current application time.
(1) Ni 도금(1) Ni plating
·도금액 조성:·Plating solution composition:
황산 니켈 6수화물 240g/LNickel sulfate hexahydrate 240g/L
붕산 30g/LBoric acid 30g/L
·pH: 3.0pH: 3.0
·온도: 50℃·Temperature: 50℃
·전류 밀도: 40A/d㎡·Current density: 40A/d㎡
(2) Ni-Fe 합금 도금(2) Ni-Fe alloy plating
·도금액 조성:·Plating solution composition:
황산 니켈 6수화물 192g/LNickel sulfate hexahydrate 192g/L
황산철 7수화물 48g/L,Ferrous sulfate heptahydrate 48g/L,
붕산 30g/LBoric acid 30g/L
·pH: 3.0pH: 3.0
·온도: 50℃·Temperature: 50℃
·전류 밀도: 40A/d㎡·Current density: 40A/d㎡
(3) Ni-Co 합금 도금(3) Ni-Co alloy plating
·도금액 조성:·Plating solution composition:
황산 니켈 6수화물 180g/LNickel sulfate hexahydrate 180g/L
황산 코발트 7수화물 60g/LCobalt sulfate heptahydrate 60g/L
붕산 30g/LBoric acid 30g/L
·pH 3.0,·pH 3.0,
·온도: 50℃·Temperature: 50℃
·전류 밀도: 40A/d㎡·Current density: 40A/d㎡
(4) Ni-Mo 합금 도금(4) Ni-Mo alloy plating
·도금액 조성: ·Plating solution composition:
황산 니켈 6수화물 13g/LNickel sulfate hexahydrate 13g/L
몰리브덴산 나트륨 2수화물 19g/LSodium molybdate dihydrate 19g/L
구연산 88g/LCitric acid 88g/L
·pH: 3.5pH: 3.5
·온도: 25℃·Temperature: 25℃
·전류 밀도: 10A/d㎡·Current density: 10A/d㎡
(5) Ni-W 합금 도금 (5) Ni-W alloy plating
·도금액 조성:· Plating solution composition:
황산 니켈 6수화물 13g/L Nickel sulfate hexahydrate 13g/L
텅스텐산 나트륨 2수화물 30g/L Sodium tungstate dihydrate 30g/L
구연산 88g/LCitric acid 88g/L
·pH: 3.5pH: 3.5
·온도: 25℃·Temperature: 25℃
·전류 밀도: 10A/d㎡·Current density: 10A/d㎡
(6) Ni-Zn 합금 도금 (6) Ni-Zn alloy plating
·도금액 조성: ·Plating solution composition:
황산 니켈 6수화물 240g/LNickel sulfate hexahydrate 240g/L
황산 아연 7수화물 20g/LZinc sulfate heptahydrate 20g/L
·pH: 2.0 pH: 2.0
·온도: 50℃·Temperature: 50℃
·전류 밀도: 40A/d㎡·Current density: 40A/d㎡
(7) Ni-Zn 합금 도금(7) Ni-Zn alloy plating
·도금액 조성:·Plating solution composition:
황산 니켈 6수화물 240g/LNickel sulfate hexahydrate 240g/L
황산 아연 7수화물 30g/LZinc sulfate heptahydrate 30g/L
·pH: 2.0 pH: 2.0
·온도: 50℃·Temperature: 50℃
·전류 밀도: 40A/d㎡·Current density: 40A/d㎡
(8) Zn 도금(8) Zn plating
·도금액 조성: ·Plating solution composition:
황산 아연 7수화물 240g/LZinc sulfate heptahydrate 240g/L
·pH: 2.0pH: 2.0
·온도: 50℃·Temperature: 50℃
·전류 밀도: 40A/d㎡·Current density: 40A/d㎡
(PVD)(PVD)
PVD에 의한 피복층의 형성은, 쇼와신쿠 가부시키가이샤 제조의 배치식(batch-type) 고주파(RF) 여기식 이온 플레이팅 장치를 이용하여, 이온 플레이팅에 의해 실시했다. 모재 강판의 온도는 400℃로 하고, 압력은 3㎩, 바이어스 전압은 －20V로 했다. 피복층의 조성은, 증착원으로서 이용하는 금속의 조성을 조정함으로써 제어했다. 또한, 피복층의 두께는, 증착 시간을 조정함으로써 제어했다.Formation of the coating layer by PVD was performed by ion plating using a batch-type radio frequency (RF) excitation type ion plating device manufactured by Showa Shinku Co., Ltd. The temperature of the base steel sheet was set to 400°C, the pressure was set to 3 Pa, and the bias voltage was set to -20 V. The composition of the coating layer was controlled by adjusting the composition of the metal used as the deposition source. Additionally, the thickness of the coating layer was controlled by adjusting the deposition time.
(클래드 압연) (clad rolling)
상기 모재 강판과 동일한 조성을 갖는, 두께 30㎜의 강 슬래브의 양면에, 두께 300㎛의 Ni-15.5％ Cr-8％ Fe 합금(Alloy 600)을 적층하고, 압연함으로써 열간 프레스용 강판을 제작했다.A steel plate for hot pressing was produced by laminating Ni-15.5% Cr-8% Fe alloy (Alloy 600) with a thickness of 300 μm on both sides of a 30 mm thick steel slab having the same composition as the base steel plate and rolling it.
(용융 도금)(hot dip plating)
용융 도금법에 의한 피복층의 형성은, 모재 강판을 용융 도금욕에 1초간 침지하고, 그 후 N2 가스 와이핑(wiping)을 행함으로써 실시했다. 피복층의 조성은, 사용하는 용융 도금욕의 조성을 조정함으로써 제어했다.The formation of the coating layer by the hot dip plating method was performed by immersing the base steel sheet in a hot dip plating bath for 1 second and then performing N 2 gas wiping. The composition of the coating layer was controlled by adjusting the composition of the hot dipping bath used.
얻어진 열간 프레스용 강판의 피복층의 성분 조성 및 두께를, 각각 이하의 방법으로 측정했다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.The component composition and thickness of the coating layer of the obtained steel sheet for hot pressing were measured by the following methods. The measurement results are shown in Table 1.
(피복층의 성분 조성) (Component composition of coating layer)
평가 대상으로 하는 열간 프레스용 강판을 전단 가공하여, 10㎜×15㎜의 시료를 채취했다. 상기 시료를 도전성 수지에 매입함으로써, 열간 프레스용 강판의 단면 시료를 제작했다. 이어서, EPMA(전자선 프로브 마이크로 애널라이저)에 의해, 피복층의 최표층에서, 당해 피복층과 모재 강판과의 계면까지의 범위에 있어서의 평균 조성을 측정했다. 마찬가지의 측정을 3시료로 행하여, 측정값을 평균함으로써, 피복층의 성분 조성으로 했다.The steel sheet for hot pressing as an evaluation object was sheared, and a sample of 10 mm x 15 mm was collected. A cross-sectional sample of a steel sheet for hot pressing was produced by embedding the sample in a conductive resin. Next, the average composition in the range from the outermost layer of the coating layer to the interface between the coating layer and the base steel sheet was measured using an EPMA (electron beam probe microanalyzer). The same measurement was performed on three samples, and the measured values were averaged to determine the component composition of the coating layer.
(피복층의 두께) (Thickness of coating layer)
열간 프레스용 강판의 피복층의 두께는, 상기 단면 시료를 SEM(주사 전자 현미경) 관찰함으로써 측정했다. 구체적으로는, 100㎛ 이상의 폭의 시야 내에서, 임의의 10개소에서 피복층의 두께를 측정했다. 마찬가지의 측정을 3시료로 행하고, 얻어진 모든 측정값을 평균함으로써, 피복층의 두께로 했다.The thickness of the coating layer of the steel sheet for hot pressing was measured by observing the cross-sectional sample using a SEM (scanning electron microscope). Specifically, the thickness of the coating layer was measured at 10 arbitrary locations within a field of view with a width of 100 μm or more. The same measurement was performed on three samples, and all the obtained measurement values were averaged to determine the thickness of the coating layer.
다음으로, 상기 열간 프레스용 강판을, 열간 프레스에 제공했다. 구체적으로는, 상기 열간 프레스용 강판으로부터 100㎜×200㎜의 시험편을 채취하고, 상기 시험편을 롤 반송형의 원적외식 가열로에 의해 가열했다. 상기 가열은, 가열 온도: 900℃, 승온 시간 180초, 보존 유지 시간: 10초의 조건으로 실시했다.Next, the steel sheet for hot pressing was subjected to a hot press. Specifically, a test piece measuring 100 mm x 200 mm was taken from the steel sheet for hot pressing, and the test piece was heated in a roll-transfer type far-infrared heating furnace. The heating was performed under the following conditions: heating temperature: 900°C, temperature rising time: 180 seconds, and storage holding time: 10 seconds.
이어서, 상기 가열로에 인접하여 설치된 프레스 장치에 의해, 2spm(Strokes Per Minute)으로, 해트 형상(hat-shaped)의 열간 프레스를 행했다. 성형 개시 온도는 750℃로 했다. 또한, 얻어진 열간 프레스 부재의 형상은, 상면의 평탄부 길이 100㎜, 측면의 평탄부 길이 50㎜, 하면의 평탄부 길이 50㎜로 했다. 또한, 금형의 굽힘 R은 상면의 양 어깨, 하면의 양 어깨 모두 7R이었다.Next, a hat-shaped hot press was performed at 2spm (Strokes Per Minute) using a press device installed adjacent to the heating furnace. The molding start temperature was 750°C. In addition, the shape of the obtained hot pressed member was set as 100 mm in length of the flat part of the upper surface, 50 mm in length of the flat part of the side, and 50 mm in length of the flat part of the lower surface. Additionally, the bending R of the mold was 7R for both the upper and lower shoulders.
또한, 실시예 No.8의 열간 프레스 부재에 대해서는, 공기압식의 숏 블러스트 처리를 행하여, 산화물층을 제거했다. 상기 숏 블러스트 처리에 있어서는, 공기압을 2kgf/㎠, 노즐과 열간 프레스 부재와의 사이의 거리를 20㎜로 하고, 평균 입경 0.3㎜의 강구를 숏탄으로서 사용했다.Additionally, the hot pressed member of Example No. 8 was subjected to pneumatic shot blasting to remove the oxide layer. In the shot blast treatment, the air pressure was set to 2 kgf/cm2, the distance between the nozzle and the hot press member was set to 20 mm, and a steel ball with an average particle diameter of 0.3 mm was used as a shot.
(피복층의 성분 조성 및 두께)(Composition and thickness of coating layer)
얻어진 열간 프레스 부재의 피복층의 성분 조성 및 두께를, 각각 측정했다. 우선, 상기 해트 형상으로 프레스된 열간 프레스 부재의 두정(頭頂)의 평탄부를 잘라내고, 추가로 전단 가공하여, 10㎜×15㎜의 시료를 채취했다. 이어서, 상기 시료를 도전성 수지에 매입함으로써, 열간 프레스 부재의 평탄부의 단면 시료를 제작했다. 상기 단면 시료를 사용하여, 전술한 열간 프레스용 강판에 있어서의 피복층의 측정과 마찬가지의 방법으로, 당해 피복층의 성분 조성 및 두께를 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.The component composition and thickness of the coating layer of the obtained hot pressed member were respectively measured. First, the flat portion of the crown of the hot pressed member pressed into the hat shape was cut out, further sheared, and a sample of 10 mm x 15 mm was collected. Next, a cross-sectional sample of the flat portion of the hot pressed member was produced by embedding the sample in conductive resin. Using the cross-sectional sample, the composition and thickness of the coating layer were measured in the same manner as the measurement of the coating layer in the steel sheet for hot pressing described above. The measurement results are shown in Table 2.
또한, 상기 열간 프레스 부재에 있어서의 산화물층의 조성 및 두께를, 각각 이하의 방법으로 측정했다. 측정 결과를 표 2에 나타낸다.Additionally, the composition and thickness of the oxide layer in the hot pressed member were measured using the following methods. The measurement results are shown in Table 2.
(산화물층의 조성) (Composition of oxide layer)
열간 프레스 부재에 있어서의 산화물층의 조성은, 상기 단면 시료를 이용하여 EPMA에 의해 측정했다. 100㎛ 이상의 폭의 시야 내에서, 임의의 10점에서 점 분석을 행했다. 측정값에 있어서, Ni의 원자 농도를 전체 금속 원소의 원자 농도의 합으로 나눔으로써, 산화물층의 Ni 분율을 산출했다.The composition of the oxide layer in the hot pressed member was measured by EPMA using the cross-sectional sample. Point analysis was performed at 10 arbitrary points within a field of view with a width of 100 μm or more. In the measured values, the Ni fraction of the oxide layer was calculated by dividing the atomic concentration of Ni by the sum of the atomic concentrations of all metal elements.
(산화물층의 두께) (Thickness of oxide layer)
열간 프레스 부재에 있어서의 산화물층의 두께는, 상기 단면 시료를 이용하여 SEM(주사 전자 현미경) 관찰에 의해 측정했다. 구체적으로는, 100㎛ 이상의 폭의 시야 내에서, 임의의 10개소에서 피복층의 두께를 측정하고, 전체 측정값을 평균함으로써, 산화물층의 두께로 했다.The thickness of the oxide layer in the hot pressed member was measured by SEM (scanning electron microscope) observation using the cross-sectional sample. Specifically, the thickness of the coating layer was measured at 10 arbitrary locations within a field of view with a width of 100 μm or more, and all measured values were averaged to determine the thickness of the oxide layer.
＜반송 롤러로의 부착성＞＜Adhesion to conveyance rollers＞
가열 설비로의 금속이나 산화물의 부착성을 평가하기 위해, 각 열간 프레스용 강판에 대해서 60숏의 열간 프레스를 실시했다. 그 후, 상기 열간 프레스에 이용한 가열로의 반송 롤러를 실온까지 냉각하고, 당해 반송 롤러의 표면에 있어서의 부착물의 유무를 육안으로 확인했다. 가열로의 반송 롤러 전체 중, 3㎟ 이상의 크기의 부착물이 인지된 롤러의 비율(부착 롤러율)에 기초하여, 이하의 4수준으로 반송 롤러로의 부착성을 평가했다. 평가 결과가 1∼3인 경우를 합격으로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다. In order to evaluate the adhesion of metals and oxides to heating equipment, 60 shots of hot pressing were performed on each hot pressing steel sheet. After that, the conveyance roller of the heating furnace used in the hot press was cooled to room temperature, and the presence or absence of adhesion on the surface of the conveyance roller was visually confirmed. Adhesion to the conveyance rollers was evaluated at the following four levels, based on the proportion of rollers (adhered roller ratio) on which adhesion of a size of 3 mm2 or more was recognized among all conveyance rollers in the heating furnace. Cases where the evaluation result was 1 to 3 were considered passing. The evaluation results are shown in Table 2.
1: 부착 롤러율＝0％ 1: Attachment roller ratio = 0%
2: 0％＜부착 롤러율≤5％2: 0% <attachment roller ratio ≤5%
3: 5％＜부착 롤러율≤10％3: 5% <attachment roller ratio≤10%
4: 부착 롤러율＞10％4: Attachment roller ratio > 10%
＜성형 시 LME 균열＞＜LME cracking during molding＞
열간 프레스 성형 시에 있어서의 액체 금속 취화 균열을 평가하기 위해, 얻어진 열간 프레스 부재에 있어서의 크랙을 측정했다. 구체적으로는, 우선, 해트 형상의 열간 프레스 부재의 상면의 어깨부를 잘라내고, 수지에 매입한 후, 3％ 나이탈에 의해 에칭했다. 이어서, 단면을 관찰하고, 어깨부의 표면으로부터 판 두께 내부에 진전하고 있는 크랙의 깊이를 측정했다. 각 실시예에 대해, 3개의 샘플로 관찰을 행하여, 가장 긴 크랙의 길이에 기초하여 이하의 4수준으로 성형 시 LME 균열을 평가했다. 평가 결과가 1∼3인 경우를 합격으로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.In order to evaluate liquid metal embrittlement cracking during hot press forming, cracks in the obtained hot pressed member were measured. Specifically, first, the shoulder portion of the upper surface of the hat-shaped hot pressed member was cut out, embedded in resin, and then etched with 3% Nital. Next, the cross section was observed, and the depth of the crack growing inside the plate thickness from the surface of the shoulder portion was measured. For each example, observations were made on three samples and LME cracking during molding was evaluated at the following four levels based on the length of the longest crack. Cases where the evaluation result was 1 to 3 were considered passing. The evaluation results are shown in Table 2.
1: 최대 크랙 길이＝0㎜1: Maximum crack length = 0 mm
2: 0㎜＜최대 크랙 길이≤0.01㎜2: 0㎜＜Maximum crack length≤0.01㎜
3: 0.01㎜＜최대 크랙 길이≤0.1㎜3: 0.01㎜＜Maximum crack length≤0.1㎜
4: 최대 크랙 길이＞0.1㎜4: Maximum crack length>0.1mm
＜도장 후 내식성＞ ＜Corrosion resistance after painting＞
얻어진 열간 프레스 부재의 도장 후 내식성을 이하의 순서로 평가했다. 우선, 열간 프레스 부재의 상면의 평탄부로부터 잘라낸 시험편에, 인산 아연계 화성 처리(chemical conversion treatment) 및 전착 도장을 실시하여 시료를 작성했다. 상기 인산 아연계 화성 처리는, 니혼파카라이징사 제조 PB-SX35를 이용하여 표준 조건으로 행하고, 상기 전착 도장은 칸사이페인트사 제조 양이온 전착 도료 일렉트론 GT100을 이용하여 도장 막두께가 15㎛가 되도록 행했다. 소부 조건은 170℃에서 20분간 보존 유지로 했다.The corrosion resistance after coating of the obtained hot pressed member was evaluated in the following procedure. First, a test piece cut from the flat portion of the upper surface of the hot pressed member was subjected to zinc phosphate-based chemical conversion treatment and electrodeposition coating to prepare a sample. The zinc phosphate-based chemical conversion treatment was performed under standard conditions using PB-SX35 manufactured by Nippon Parker Rising Co., Ltd., and the electrodeposition coating was performed using the cationic electrodeposition paint Electron GT100 manufactured by Kansai Paint Co., Ltd. so that the coating film thickness was 15 μm. Baking conditions were 170°C for 20 minutes.
얻어진 시료를 부식 시험(SAE-J2334)에 제공하여, 60사이클 후의 부식 상황의 평가를 행했다. 크로스컷으로부터의 편측 최대 팽창폭을 측정하여, 상기 편측 최대 팽창폭에 기초하여 이하의 4수준으로 도장 후 내식성을 평가했다. 평가 결과가 1∼3인 경우를 합격으로 했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.The obtained sample was subjected to a corrosion test (SAE-J2334) to evaluate the corrosion state after 60 cycles. The maximum expansion width on one side from the crosscut was measured, and corrosion resistance after painting was evaluated at the following four levels based on the maximum expansion width on one side. Cases where the evaluation result was 1 to 3 were considered passing. The evaluation results are shown in Table 2.
1: 편측 최대 팽창폭＜1.5㎜1: Maximum expansion width on one side＜1.5㎜
2: 1.5㎜≤편측 최대 팽창폭＜2.0㎜2: 1.5㎜≤maximum expansion width on one side＜2.0㎜
3: 2.0㎜≤편측 최대 팽창폭＜3.0㎜3: 2.0㎜≤maximum expansion width on one side＜3.0㎜
4: 3.0㎜≤편측 최대 팽창폭4: 3.0㎜≤maximum expansion width on one side
표 1, 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 열간 프레스용 강판은, 가열 설비로의 금속이나 산화물의 부착이 저감되어 있음과 함께, 열간 프레스 성형 시의 액체 금속 취화 균열이 방지되어 있었다. 또한, 본 발명의 열간 프레스용 강판을 열간 프레스하여 얻어지는 열간 프레스 부재는, 도장 후 내식성도 우수했다.As can be seen from the results in Tables 1 and 2, the steel sheet for hot pressing of the present invention has reduced adhesion of metals and oxides to heating equipment, and liquid metal embrittlement cracking during hot press forming is prevented. there was. In addition, the hot pressed member obtained by hot pressing the steel sheet for hot pressing of the present invention had excellent corrosion resistance after coating.
Claims (6)
상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층을 포함하는 열간 프레스용 강판으로서,
상기 피복층은, Ni 또는 Ni기(基) 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량이 0∼10질량％인, 열간 프레스용 강판.Base steel plate,
A steel sheet for hot pressing including a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both sides of the base steel sheet,
A steel sheet for hot pressing, wherein the coating layer is made of Ni or a Ni-based alloy, and the Zn content in the coating layer is 0 to 10 mass%.
상기 피복층이, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo 및 W로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를, 합계로 50질량％ 이하 함유하는, 열간 프레스용 강판.According to paragraph 1,
A steel sheet for hot pressing, wherein the coating layer contains at least 50 mass% or less in total of at least one selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Mo, and W.
상기 모재 강판의 양면에 형성된 두께 7∼20㎛의 피복층을 갖는 열간 프레스 부재로서,
상기 피복층은, Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, 상기 피복층에 있어서의 Zn 함유량이 0∼10질량％인, 열간 프레스 부재.Base steel plate,
A hot pressed member having a coating layer with a thickness of 7 to 20 μm formed on both sides of the base steel plate,
A hot press member wherein the coating layer is made of Ni or a Ni-based alloy, and the Zn content in the coating layer is 0 to 10% by mass.
추가로, 상기 피복층의 위에, 두께 10㎛ 이하의 산화물층을 갖는, 열간 프레스 부재.According to paragraph 3,
Additionally, a hot pressed member having an oxide layer with a thickness of 10 μm or less on the coating layer.
상기 산화물층 중의 금속 원소에 있어서의 Ni의 분율이 50원자％ 이상인, 열간 프레스 부재.According to paragraph 4,
A hot press member wherein the fraction of Ni in the metal elements in the oxide layer is 50 atomic% or more.
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